PENENTUAN FORMULA KOMPOSIT PLASTIK BIODEGRADABLE GLUKOMANAN DARI UMBI PORANG (Amorphophallus muelleri B) DITINJAU DARI KARAKTERISTIK FISIK DAN MEKANIS

PENENTUAN FORMULA KOMPOSIT PLASTIK BIODEGRADABLE GLUKOMANAN DARI UMBI PORANG (Amorphophallus muelleri B) DITINJAU DARI KARAKTERISTIK FISIK DAN MEKANIS Bambang Admadi Harsojuwono Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana E-mail: [email protected] ABSTRACT The aims of this research were to know the effect of composite formulation to the mechanism characteristic of the glucomannan biodegradable plastic and to determine the best formulation of glucomannan biodegradable plastic composite. The research was done by extraction of glucomannan powder and making of glucomannan biodegradable plastic composite. The experiment treatment were glucomannan 50 g (control), (chitin 25 g + glucomannan 25 g + plasticizers glycerol 0 g), (chitin 24 g + glucomannan 25 g + plasticizers glycerol 1 g), (chitin 23.5 g + glucomannan 25 g + plasticizers glycerol 1,5 g), (chitin 23 g + glucomannan 25 g + plasticizers glycerol 2 g), (Pentanol -1 25 g + glucomannan 25 g + plasticizers glycerol 0 g), (Pentanol -1 24 g + glucomannan 25 g + plasticizers glycerol 1 g), (Pentanol -1 23,5 g + glucomannan 25 g + plasticizers glycerol 1,5 g) and (Pentanol -1 23 g + gcucomannan 25 g + plasticizers glycerol 2 g) The effect of composite formulation was significant to the elasticity modulus, modulus of break, maximum tensile stress, percentage of water sorbtion and percentage of elongation. The best composite formulation was chitin 23 gr + glucomannan 25 g + glycerol plasticizer 2 gr with the characteristics : the elasticity modulus of 58.70 kg/cm2, modulus of break of 59.91 kg/cm2, maximum tensile stress of 6.691 kg/cm2, percentage of water sorbtion of 77.36 %, and percentage of elongation of 1.819 %. Keywords: the composite of glucommanan biodegradable plastic, chitin, pentanol -1, glycerol plasticizers PENDAHULUAN Porang banyak tumbuh di hutan jati dan mempunyai prospek sebagai bahan baku industri dan komoditas ekspor. Menurut Harsojuwono (2005), porang tersebar luas di daerah hutan jati Nganjuk, Ngawi, Bojonegoro, dan Madiun dengan luas areal masing-masing 55.000 Ha, 45.000 Ha, 60.000 Ha, dan 75.000 Ha. Kapasitas produksi porang yang telah dibudidayakan mencapai 8 ton/Ha dengan harga jual mencapai Rp 800,-/kg.Tepung porang mengalami peningkatan permintaan di beberapa negara terutama Jepang, Taiwan dan Eropa Barat.

126

The Excellence Research UNIVERSITAS UDAYANA 2011

Komponen utama porang adalah glukomanan yang merupakan hidrokoloidal polisakarida yang terdiri dari D-glukosa dan D-mannosa dalam ikatan β-1,4. Glukomanan mengandung 60 % D-mannosa dan 40 % D-glukosa (Mikonnen, 2009). Keberadaan monomer D-glukosa dan D-mannosa dalam glukomanan, menyebabkan glukomanan berpotensi sama dengan pati untuk dijadikan komposit polimer. Menurut Anonimus (2010), pati dengan monomer glukosa dapat membentuk polimer dengan kitosan maupun pentanol-1 membentuk komposit polimer. Sementara itu, menurut Firdaus, et.al (2006), glukosa dari singkong dapat berpolimerisasi dengan kitin maupun pentanol-1 membentuk komposit plastik biodegradable. Menurut Pranamuda (2006), plastik biodegradable adalah plastik yang dapat digunakan seperti plastik konvensional, tetapi dapat terurai oleh aktivitas mikroorganisme setelah dibuang ke lingkungan dengan hasil akhir berupa air dan gas karbondioksida. Dengan demikian plastik biodegradable mempunyai sifat ramah lingkungan. Berkaitan dengan uraian di atas, maka glukomanan berpotensi juga untuk dijadikan komposit melalui polimerisasi dengan kitin ataupun pentanol sehingga dihasilkan komposit plastik biodegradable. Menurut Abduh (2011), keberhasilan pembentukan komposit atau polimer sangat tergantung pada banyak faktor salah satu di antaranya adalah formula senyawa-senyawa yang direaksikan dalam proses polimerisasi serta senyawa pendukung lainnya salah satunya plasticizers. Permasalahannya, formula pembentuk komposit dari glukomanan dengan kitin maupun pentanol-1 serta plastisizers belum diketahui informasinya. Oleh karena itu tujuan penelitian ini adalah mendapatkan formula terbaik dalam pembentukan komposit dengan melakukan polimerisasi antara glukomanan dengan kitin ataupun pentanol-1 dengan dukungan senyawa plasticizers gliserol. METODE PENELITIAN Bahan dan Alat Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah glukomanan yang diekstrak dari umbi porang, kitin, pentanol-1, plasticizers gliserol, alkohol, garam dan aquades.

Alat penelitian yang digunakan meliputi timbangan analitik, blender, mixer, seperangkat alat gelas, bejana, termometer, bejana, cetakan PE, oven, stop watch, micrometer skrup, ASTM (Automatic System Tester Machine).

yang sudah kering digiling dan diayak hingga dihasilkan tepung glukomanan. Proses pelaksanaan ekstraksi glukomanan dapat dilihat pada Gambar 1. Umbi porang

Rancangan Penelitian Penelitian dilaksanakan dengan rancangan acak lengkap dengan perlakuan formula komposit sebagai berikut : Formula P0 : Kontrol glukomanan 50 g Formula P1 : Kitin 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 0 g Formula P2 : Kitin 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 1 g Formula P3 : Kitin 23,5 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 1,5 g Formula P4 : Kitin 22 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 2 g Formula P5 : Pentanol -1 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 0 g Formula P6 : Pentanol -1 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 1 g Formula P7 : Pentanol -1 23.5 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 1,5 g Formula P8 : Pentanol -1 23 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 2 g

Pengupasan Pencucian dengan air Pengirisan dengan ketebalan 0,5 cm, panjang dan lebar 3 cm Perendaman dengan larutan garam dapur 10%, 30 menit Pengeringan Kadar air. 11% Penghancuran Pencucian dengan air hangat dan terbentuk gel Pencucian endapan dengan alkohol 50% Pengeringan kadar air. 11% Penggilingan Pengayakan Tepung Glukomannan

Gambar 1. Diagram Alir Ekstraksi Glukomanan (Harsojuwono, 2006) Pembuatan Plastik Biodegradable

Perlakuan diulang tiga (3) kali sehingga terdapat duapuluh tujuh (27) unit percobaan. Data yang diperoleh dianalisis keragamannya dan dilanjutkan uji perbandingan berganda Duncan.

sebagai berikut : Penimbangan glukomanan 25 g, kitin

Pelaksanaan Penelitian

antara glukomanan dengan kitin atau pentanol-1 sesuai

Penelitian dilakukan melalui dua tahapan yaitu ekstraksi glukomanan dan pembuatan plastik biodegradable. Ekstrasi Glukomanan Umbi porang dikupas dan dicuci dengan air lalu diiris dengan ketebalan 0,5 cm dan lebar maupun panjang kurang lebih dari 3 cm, selanjutnya dilakukan perendaman dengan larutan garam 10% selama 30 menit. Setelah direndam, umbi porang ditiriskan dan dikeringkan di bawah sinar matahari hingga kadar airnya mencapai 11%, kemudian dilakukan ditepungkan lalu dicuci dengan air hangat sehingga membentuk gel lalu dicuci menggunakan alkohol 50%. Endapan yang terbentuk dikeringkan sampai kadar air 11%. Bahan

Pembuatan

plastik

biodegradable

glukomanan

25 g, dan penakaran pentanol-1 25 ml. Pencampuran formula selanjutnya ditambah aquades sebanyak 300 ml. Kemudian dipolimerisasi pada suhu 85°C selama 10 menit dengan pengadukan 100 putaran per menit. Selanjutnya ditambah plasticizers gliserol sesuai formula (0; 1; 1.5; 2 g) dan tetap diaduk selama 3 menit setelah penambahan plasticizers gliserol. Lalu dicetak dengan menggunakan alat cetak polietilen yang mempunyai luas permukaan 20x15 cm, dan selanjutnya dioven pada suhu 50°C selama 48 jam, kemudian lakukan pendinginan atau aging pada suhu kamar selama 24 jam dan terbentuk lembaran plastik biodegradable glukomanan.

Diagram

alir

pembuatan

plastik

biodegradable glukomanan dapat dilihat pada Gambar 2.


127

Penta

Glukomann

Kitin

MOE Penimbangan Glukomann

Penta

Kitin

P⋅L A ⋅δ

=

Keterangan:

Pencampuran Pentanol-1, Kitin, Penimbangan Glukomannan (sesuai Formula) Pencampuran Pentanol-1, Kitin,

MOE

= Modulus Elastisitas (kg/cm²)

P

= beban pada batas proporsi (kg)

L P⋅L A ⋅δ

Penambahan aquades Glukomannan (sesuai Formula) 300 ml

= Panjang bentang bebas (cm) = Perubahan pada batas proporsi (cm)

A

Penambahan aquades Polimerasi pada300 suhu ml 85oC, 10 menit,

= b : Lebar contoh uji (cm) x d : tebal contoh uji (cm)

pengadukan dengan RPM=100 put/mnt Polimerasi pada suhu 85oC, 10 menit, Penambahan plasticizers gliserol sesuai perlakuan pengadukan dengan RPM=100 put/mnt dan diaduk dengan RPM 100 put/mnt selama 3 mnt

Modulus Patah Modulus patah sama dengan tegangan patah yang

Penambahan plasticizers gliserol sesuai perlakuan dan diaduk dengan RPM 100 put/mnt selama 3 mnt Pencetakan pada cetakan PE dengan luas permukaan 20 x15 cm

Pencetakan pada cetakan PE denganoluas permukaan 20 x15 cm Pengovenan pada suhu 50 C selama 48 jam

disebut juga modulus patah, yaitu tegangan yang tercapai pada saat benda uji patah. Setelah melewati beban maksimum, maka akan mulai terjadi deformasi yang terlokalisasi di tempat-tempat tertentu hingga menyebabkan pengecilan penampang setempat dan

Pengovenan pada pada suhu suhu kamar 50oC selama Pendinginan selama4824jam jam

diikuti dengan pertambahan panjang benda uji tanpa kenaikan beban dan sebaliknya justru beban menurun.

Film plastik Glukomannan Biodegradable Pendinginan pada suhu kamar selama 24 jam

Metode pengukuran modulus patah adalah sebagai

Gambar 2. Diagram Alir Pembuatan Plastik biodegradable glukomanan Modifikasi dari Firdaus et.al (2006)

berikut : Film plastik dipotong dengan ukuran panjang

Pengukuran variabel

atau patah. Modulus patah dapat dihitung dengan

10 cm dan lebar 2 cm. Kemudian kedua ujungnya dijepit dan ditarik berlawanan arah sampai potongan ini putus rumus sebagai berikut :

Pengukuran meliputi modulus elastis, modulus patah,

tegangan

tarik

maksimum,

persentase

MOR =

3 pl 2bd 2

penyerapan air dan persentase perubahan 34 panjang.

Keterangan:

Modulus Elastisitas

MOR

= Modulus patah (kg/cm²)

yang

p

= Beban maksimum (kg)

dibutuhkan untuk menghasilkan regangan tertentu

l

= Panjang bentang bebas (cm)

b

= Lebar contoh Uji (cm)

d

= Tebal contoh Uji (cm)

Metode

pengukuran

34

adalah

tegangan

tergantung pada keadaan bahan yang ditekan. Perbandingan antara tegangan dan regangan, disebut elastis bahan. Metode pengukuran modulus elastisitas adalah sebagai berikut : Film plastik dipotong dengan

Tegangan Tarik Maksimum

ukuran panjang 10 cm dan lebar 2 cm. Kedua ujungnya

Tegangan tarik maksimum adalah beban maksimum dibagi luas melintang dari benda yang diuji (luas awal). Tegangan ini menunjukkan besarnya beban maksimum yang dapat diterima oleh material untuk bertahan sampai tidak patah. Metode pengukuran adalah sebagai berikut : Film plastik dipotong dengan ukuran panjang 10 cm dan lebar 2 cm. Kemudian kedua ujungnya dijepit

dijepit dan ditarik berlawanan arah sampai potongan ini tidak terputus kembali pada posisi semula. Modulus elastisitas dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :

128


dan ditarik berlawanan arah. Metode pengukuran tegangan tarik maksimum dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : Su

=

Pu Ao

plastik dipotong dengan ukuran panjang 10 cm dan lebar 2 cm, kemudian kedua ujungnya dijepit dan ditarik berlawanan arah sampai potongan ini hampir putus dan diukur perubahan panjangnya dengan penggaris.

Keterangan: Su = Tegangan tarik maksimum (kg/cm²) Pu = Beban maksimum (kg) Ao = Luas melintang benda yang di uji (cm²)

Persentase perubahan panjang dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : Є

=

L − Lo Lo

× 100%

Persentase Penyerapan Air

Keterangan:

Metode pengukuran penyerapan air adalah sebagai berikut : Film plastik dipotong dengan ukuran panjang 10 cm dan lebar 2 cm. Film plastik ditimbang dan direndam dalam air selama 30 menit, kemudian film plastik ditimbang kembali. Metode persentase penyerapan air dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut :

Є

= Perubahan Panjang (%)

Lo

= Panjang awal (cm)

L

= Panjang akhir (cm)

Wi − Wo

A = × 100% Wo Keterangan: A = Penyerapan air (%) Wo = Berat contoh uji mula- mula (g) Wi = Berat contoh uji setelah perendaman (g)

perubahan

Modulus Elastisitas Formula komposit berpengaruh sangat nyata terhadap nilai modulus elastisitas plastik biodegradable glukomanan. Selain itu, formula komposit menyebabkan beberapa perbedaan modulus elastisitas. Tabel 1 memperlihatkan nilai modulus elastisitas plastik

Persentase Perubahan Panjang Persentase

HASIL DAN PEMBAHASAN

panjang

merupakan

pengujian tarik yang dilakukan pada benda uji dengan

biodegradable glukomanan berkisar antara 7,62 – 58,70 kg/cm².

menggabungkan pertambahan panjang benda yang diuji. Metode pengukuran adalah sebagai berikut : Film Tabel 1. Nilai Modulus Elastisitas Kode P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8

Formula Komposit Kontrol glukomanan 50 g Kitin 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers 0 g Kitin 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1 g Kitin 23,5 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1,5 g Kitin 23 g + glukomanan 25 g + plasticizers 2 g Pentanol-1 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers 0 g Pentanol-1 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1 g Pentanol-1 23.5 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1,5 g Pentanol-1 23 g + glukomanan 25 g + plasticizers 2 g

Nilai Rata-rata Modulus Elastisitas (kg/cm²) 28,35 b 51,45 c 51,60 cd 54,48 cd 58,70 d 7,62 a 7,70 a 11,43 ab 12,82 ab

Keterangan : huruf yang berbeda di belakang nilai rata-rata dalam kolom yang sama menunjukkan perbedaan pada taraf kesalahan 5% Formula komposit yang memiliki nilai terendah yaitu formula (Pentanol-1 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers 0 g) dengan nilai 7,62 kg/cm² dan yang memiliki nilai tertinggi yaitu formula (Kitin 23 g +

glukomanan 25 g + plasticizers 2 g) dengan nilai 58,70 kg/ cm². Modulus elastisitas film plastik biodegradable dengan formula komposit kitin + glukomanan + plasticizers


129

gliserol, lebih tinggi dibandingkan formula komposit

elastisitasnya. Nilai Modulus elastisitas dapat dilihat

pentanol-1 + glukomanan + plasticizers gliserol. Hal

Gambar 3. Nilai Modulus Elastisitas (kg/cm 2)

ini disebabkan terbentuknya ikatan antara gugus aktif amina pada kitin dengan gugus hidroksil pada glukosa serta gugus asetil pada manosa. Sementara itu gliserol mengisi bagian dari pori-pori dari ikatan silang polimer yang menyebabkan kelenturan dari komposit yang dibentuk. Semakin banyak plasticizers gliserol,

70

Keterangan :

60

P0 : Kontrol glukomanan 50 g

50

P1 : Kitin 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 0 g

40


30

P3 : Kitin 23,5 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 1,5 g

20 10 0 P0

plasticizers berfungsi sebagai pemberi sifat elastis pada film plastik, semakin banyak plasticizer yang diberikan akan meningkatkan elastisitas. Menurut Guilbert (1999), penambahan plasticizers menyebabkan turunnya gaya intermolekular sepanjang rantai polimer sehingga tegangan Kode

tariknya

menurun

dan

meningkatkan

P2

P3

P4

P5

P6

P7

P8

Kode Perlakuan

semakin banyak bagian pori-pori polimer yang terisi plasticizers gliserol maka semakin elastis. Selain itu,

P1

Gambar 3 Grafik Nilai Modulus elastisitas

Modulus Patah Formula komposit berpengaruh nyata terhadap nilai modulus patah plastik biodegradable glukomanan. Formula komposit juga menyebabkan beberapa perbedaan nilai modulus patahnya. Nilai modulus patah berkisar antara 7,88 - 59,91 kg/cm² seperti terlihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Nilai Modulus Patah Formula Komposit Nilai Rata-rata Modulus patah (kg/cm²)

P0

Kontrol glukomanan 50 g

30,44c

P1

Kitin 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers 0 g

52,85d

P2


53,11d

P3

Kitin 23,5 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1,5 g

55,17de

P4


59,91e

P5

Pentanol-1 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers 0 g

7,88a

P6


7,92a

P7

Pentanol-1 23.5 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1,5 g

16,66b

P8


17,13b

Keterangan : huruf yang berbeda di belakang nilai rata-rata dalam kolom yang sama menunjukkan perbedaan pada taraf kesalahan 5% Formula komposit yang memiliki nilai terendah yaitu formula (Pentanol-1 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers

biodegradable (Weiping, 2007). Nilai Modulus patah dapat dilihat Gambar 4.

0 g) dengan nilai 7,88 kg/cm² dan yang memiliki nilai tertinggi yaitu formula (Kitin 23 g + glukomanan 25 g +

Modulus patah film plastik biodegradable dengan formula komposit kitin + glukomanan + plasticizers gliserol, lebih tinggi dibandingkan pentanol-1 + glukomanan + plasticizers gliserol. Hal ini disebabkan terbentuknya ikatan silang antara kitin dan glukomanan membentuk jaringan yang kuat sehingga memerlukan tekanan yang tinggi untuk mematahkan film plastik 130


70 Nilai Modulus patah (kg/cm²)

plasticizers 2 g) dengan nilai 59,91 kg/cm².

Keterangan :

60


50


40


30

P3 : Kitin 23,5 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 1,5

20 10 0 P0

P1

P2

P3

P4

P5

P6

P7

P8

Kode Perlakuan

Gambar 4. Grafik Nilai Modulus patah

Tegangan Tarik Maksimum Formula komposit berpengaruh sangat nyata terhadap tegangan tarik maksimum plastik biodegradable glukomanan dan menyebabkan beberapa perbedaan

nilai tegangan tarik maksimumnya, Tegangan tarik maksium dari plastik biodegradable glukomanan berkisar 2,407 – 6,691 kg/cm² yang dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3. Nilai Tegangan Tarik Maksimum Kode P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8

Nilai Rata-rataTegangan tarik Maksimum (kg/cm²) 2,30 a 4,35 b 4,74 b 5,66 bc 6,69 c 2,40 a 3,12 ab 3,13 ab 3,38 ab

Formula Komposit Kontrol glukomanan 50 g Kitin 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers 0 g Kitin 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1 g Kitin 23,5 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1,5 g Kitin 23 g + glukomanan 25 g + plasticizers 2 g Pentanol-1 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers 0 g Pentanol-1 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1 g Pentanol-1 23.5 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1,5 g Pentanol-1 23 g + glukomanan 25 g + plasticizers 2 g

Keterangan : huruf yang berbeda di belakang nilai rata-rata dalam kolom yang sama menunjukkan perbedaan pada taraf kesalahan 5% Keterangan :

8 Nilai Tegangan tarik maksimum (kg/cm²)

Formula komposit yang memiliki nilai terendah yaitu formula (Pentanol-1 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers 0 g) dengan nilai 2,40 kg/cm² dan yang memiliki nilai tertinggi yaitu formula (Kitin 23 g + glukomanan 25 g + plasticizers 2 g) dengan nilai 6,69 kg/ cm².


7


6


5

P3 : Kitin 23,5 g + glukomanan 25 g + plasticizers gliserol 1,5

4 3 2 1 0

Tegangan tarik maksimum film plastik biodegradable dengan formula komposit kitin + glukomanan + plasticizers gliserol, lebih tinggi dibanding formula komposit Pentanol-1 + glukomanan + plasticizers gliserol. Hal ini disebabkan pada formula kitin + glukomanan + plasticizers gliserol membentuk polimer dengan ikatan silang yang membentuk jaringan yang kuat dengan pori yang kecil. Sedangkan film plastik biodegradable formula komposit pentanol-1 + glukomanan + plasticizers gliserol, membentuk polimer yang lurus dengan pori yang tinggi sehingga plasticizers dapat berada di antara polimer rantai lurus, selain itu sifat suka air dari pentanol-1 menyebabkan ikatannya lebih lemah akibatnya kemampuan menahan tegangan tarik dari luar rendah (Mikonnen, 2009). Sementara itu, Sitorus, (2009) yang menunjukkan bahwa penggunaan bahan yang tidak larut seperti serat alam dan pati sebagi bahan pengisi dapat meningkatkan tegangan tarik plastik alami. Nilai tegangan tarik maksimum dapat dilihat Gambar 5.

P0

P1

P2

P3

P4

P5

P6

P7

P8

Kode Perlakuan

Gambar 5. Grafik Nilai Tegangan Tarik Maksimum

Persentase Penyerapan Air Persentase penyerapan air dari komposit plastik biodegradable glukomanan, dipengaruhi sangat nyata oleh formula komposit. Selain itu, formula komposit juga menyebabkan beberapa perbedaan nilai persentase penyerapan air. Persentase penyerapan air dari plastik biodegradable glukomanan berkisar antara 76,24 – 92,23 %, seperti terlihat pada Tabel 4.


131

Tabel 4. Nilai Presentase Penyerapan Air Kode

Nilai Rata-rata Persentase Penyerapan Air (%)

Formula Komposit

P0


74,91a

P1


87,19b

P2


76,24a

P3


88,19b

P4


77,36a

P5


90,66c

P6


87,40b

P7


92,23c

P8


91,83c

Formula komposit yang memiliki nilai terendah yaitu formula (Kitin 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1 g) dengan nilai 76,24 % dan yang memiliki nilai tertinggi yaitu formula (Pentanol-1 23,5 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1,5 g) dengan nilai 92,23 %. Persentase penyerapan air film plastik biodegradable dengan formula komposit kitin + glukomanan + plasticizers gliserol, lebih rendah dibandingkan pentanol-1 + glukomanan + plasticizers gliserol. Hal ini terjadi akibat terbentuknya ikatan silang antara kitin dan glukomanan sehingga terbentuk jaring yang rapat dan mengecilkan pori-pori dari komposit sehingga penyerapan air kecil dibanding komposit yang menggunakan pentanol-1 yang lebih suka air (Weiping, 2006). Nilai persentase penyerapan air dapat dilihat Gambar 6.

Nilai Persentase Penyerapan Air (%)

Keterangan : huruf yang berbeda di belakang nilai rata-rata dalam kolom yang sama menunjukkan perbedaan pada taraf kesalahan 5% 100

Keterangan :

90 80


70

P1 : Kitin 25 g + glukomanan 25 g + plasticizers

60

gliserol 0 g

50 40


30

gliserol 1 g

20 10

P3 : Kitin 23,5 g + glukomanan 25 g + plasticizers

0 P0

P1

P2

P3

P4

P5

P6

P7

P8

gliserol 1,5

Kode Perlakuan

Gambar 6. Grafik Nilai Persentase Penyerapan Air

Persentase Perubahan Panjang Formula komposit juga berpengaruh sangat nyata terhadap persentase perubahan panjang plastik biodegradable glukomanan. Selain itu juga menyebabkan beberapa perbedaan persentase perubahan panjangnya. Tabel 5 memperlihatkan persentase perubahan panjang dari plastik biodegradable glukomanan yang berkisar 0,729 – 1,81%

Tabel 5. Nilai Persentase Perubahan Panjang Kode

Formula Komposit

Nilai Rata-rata Persentase perubahan panjang (%)

P0


1,699b

P1


0,91a

P2


1,46b

P3


1,27ab

P4


1,81c

P5


0,81a

P6


0,72a

P7


1,57b

P8


1,13ab

Keterangan : huruf yang berbeda di belakang nilai rata-rata dalam kolom yang sama menunjukkan perbedaan pada taraf kesalahan 5%

132


Formula komposit yang memiliki nilai terendah yaitu formula (Pentanol-1 24 g + glukomanan 25 g + plasticizers 1 g) dengan nilai 0,72 % dan yang memiliki nilai tertinggi yaitu formula (Kitin 23 g + glukomanan 25 g + plasticizers 2 g) dengan nilai 1,81%. Persentase perubahan panjang film plastik biodegradable dengan formula komposit kitin + glukomanan + plasticizers gliserol umumnya lebih tinggi dibandingkan pentanol-1 + glukomanan + plasticizers gliserol. Hal ini disebabkan komposit kitin + glukomanan + plasticizers gliserol membentuk ikatan silang yang kuat dengan pori-pori yang lebih kecil sehingga susah menyerap air, dibanding komposit pentanol-1 + glukomanan + plasticizers gliserol. Ye et al (2006) menjelaskan bahwa pemakaian pelietilen glikol, gliserol dan senyawa golongan alokohol lain akan meningkatkan persentase panjang hingga 33% dengan tegangan tarik 80 MPa. Selain itu perubahan panjang ini juga akibat terbentuknya polimer rantai lurus sehingga mempunyai elastisitas yang lebih tinggi (Paramawati, 2001). Nilai persentase perubahan panjang dapat dilihat Gambar 7. Nilai Persentase Perubahan Panjang (%)

2

Keterangan :

1,8 1,6


1,4


1,2

gliserol 0 g

1 0,8


0,6

gliserol 1 g

0,4 0,2

P3 : Kitin 23,5 g + glukomanan 25 g + plasticizers

0 P0

P1

P2

P3

P4

P5

P6

P7

P8

gliserol 1,5

Kode Perlakuan

Gambar 7. Grafik Nilai Persentase Perubahan Panjang

KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Formula komposit berpengaruh terhadap modulus elastisitas, modulus patah, tegangan tarik maksimum, persentase penyerapan air dan persentase perubahan panjang dari plastik biodegradable glukomanan. Formula komposit yang menghasilkan karakteristik plastik glukomanan biodegradable terbaik adalah komposit dengan formula kitin 23 g + glukomanan 25 g + plasticizers 2 g dengan nilai modulus elastisitas 58,70 kg/cm², modulus patah 59,91 kg/cm², tegangan tarik maksimum 6,69 kg/cm², pengembangan tebal 33,30 %, persentase penyerapan air 77,36 % dan persentase perubahan panjang 1,81 %. Saran Perlu diteliti lebih lanjut penggunaan bahan pembentuk komposit dan plasticizers jenis lain untuk mendapatkan karakteristiknya plastik glukomanan biodegradable yang lebih baik. UCAPAN TERIMA KASIH

dari umbi porang. Selain itu, juga LPPM Universitas Udayana yang memfasilitasi penerbitan artikel ini di Buku Research Excellence Universitas Udayana 2011. DAFTAR PUSTAKA Abduh, M. 2011. Plastik dengan nanoteknologi. http:// polimer.wordpress.com/2011/04/03/ plastiknanoteknologi-ramah-lingkungan/html Firdaus, F., S. Mulyaningsih dan E. Darmawan. 2006. Rekayasa pati dengan pentanol-1 dan khitosan untuk peningkatan kualitas film plastik biodegradable, analisis morfologi, karakteristik mekanik, dan ketahanan air. Rubrik ilmiah. www. jawapos.com, 6 Januari 2006. Guilbert, S. 1999. Corn protein-based thermoplastic resins : Effect of some polar and amphiphilic plastisizers. J.Agric.Food.Chem. 47: 1254-1261. Harsojuwono, B. A. 2005. Laporan survai kawasan porang di Jawa Timur. PT FIM, Jakarta. Harsojuwono, B. A. 2006. Studi cara ekstraksi glukomanan dari umbi porang (Amorphophallus muelleri B.), FTP, Universitas Udayana Denpasar. Mikonnen, K.S. 2009. Mannans as film formers and emulsion stabilizers. Dissertation. Department of Food Tecnology, University of Helsinki. Helsinki, Finlandia. Paramawati, R. 2001. Kajian fisik dan mekanik terhadap karakteristik film kemasan organik dari zein jagung. Disertasi Program Pasca Sarjana Institut Pertanian Bogor. Pranamuda, H. 2006. Pengembangan bahan plastik biodegradabel berbahan baku pati tropis. Majalah Ilmiah Biology Resourches, Univ. Negeri Semarang Sitorus, A. 2009. Penyediaan mikrokomposit PVC menggunakan pemlastis stearin dan pengisi pati dan penguat serat alam. Tesis. PPS Univ. Sumatra Utara. Medan. Weiping, B. 2006. Improving the physical and chemical functionally of glucomannan – derived films with biopolymers. Journal of Applied Polymer Science, August 2006 Vol. 100. P. 123-120 Weiping, B. 2007. Influence of natural biomaterials on the elastic properties of glucomannan-derived films: An optimization study. Journal of Applied Polymer Science, Feb. 2007 Vol. 102. P. 201-206. Ye, X., J. F. Kennedy, B. Li, and B. J. Xie/ 2006. Condensed state structure and biocompatibility of the konjac glucomannan/chitosan blend films. J. Carbohydr. Polym. 64: 532–538

Terima kasih disampaikan kepada PT FIM yang memberikan dana penelitian untuk pengembangan plastik biodegradable berbahan baku glukomanan


133

PENENTUAN FORMULA KOMPOSIT PLASTIK BIODEGRADABLE GLUKOMANAN DARI UMBI PORANG (Amorphophallus muelleri B) DITINJAU DARI KARAKTERISTIK FISIK DAN MEKANIS

Recommend Documents